内部磁気圏編隊衛星データを用いたリングカレントイオン加速と消失に関する研究

• 研究課題/領域番号: 26800257
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 東京大学 (2016-2017); 名古屋大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 桂華 邦裕 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10719454)
• 研究協力者: Lanzerotti Louis J. ニュージャージー工科大学, 特任教授 ; Spence Harlan ニューハンプシャー大学, 教授 ; 笠原 慧 東京大学, 大学院理学系研究科, 准教授
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: Inner magnetosphere / geomagnetic storms / ring current / Acceleration and loss / Outflow and transport / 磁気嵐 / 地球内部磁気圏観測 / 酸素イオン加速と供給 / データ解析ソフトウェア開発 / Van Allen Probes衛星 / 国際情報交換 / 酸素イオン供給・加速 / Van Allen Probesミッション / 酸素イオン加速

研究成果の概要

本研究は、磁気圏と呼ばれる地球固有磁場の影響が卓越する宇宙空間のうち内部磁気圏（地球半径の数倍から10倍程度）におけるプラズマ圧力の変動を、人工衛星による直接観測で得られたデータを用いて調査した。プラズマ圧に最も寄与しているプラズマのエネルギーは磁気嵐中に大きく変動すること、地球大気起源の酸素イオンが内部磁気圏の外端付近に輸送されてプラズマ圧の増加に寄与していること、を示した。前者は、磁気圏尾部のプラズマ環境（密度や温度の時間空間変動）の重要性、後者は酸素イオンダイナミクスの新しい描像を示唆している。

研究成果

• [国際共同研究] Johns Hopkins Univ. Applied Physics Lab./New Jersey Institute of Technology/University of New Hampshire(米国)
• [国際共同研究] Johns Hopkins Univ. Applied Physics Lab./New Jersey Institute of Technology/University of New Hampshire(米国)
• [国際共同研究] Johns Hopkins Univ. Applied Physics Lab./New Jersey Institute of Technology/University of New Hampshire(米国)
• [雑誌論文] Three-step buildup of the 17 March 2015 storm ring current: Implication for the cause of the unexpected storm intensification (2018)
  • 著者名/発表者名: Keika,K. K. Seki, M. Nos_, Y. Miyoshi, L. Lanzerotti, D. Mitchell, M. Gkioulidou, and J. Manweiler
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1002/2017ja024462
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Storm time impulsive enhancements of energetic oxygen due to adiabatic acceleration of preexisting warm oxygen in the inner magnetosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Kunihiro Keika, Kanako Seki, Masahito Nose, Shinobu Machida, Yoshizumi Miyoshi, Louis J. Lanzerotti, Donald G. Mitchell, Matina Gkioulidou, Drew Turner, Harlan Spence, and Brian A. Larsen
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 121 号: 8 ページ: 7740-7752
  • DOI: 10.1002/2016ja022384
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ELF/VLF propagation at subauroral latitudes: Conjugate observation between the ground and Van Allen Probes A (2016)
  • 著者名/発表者名: Martinez-Calderon, C., K. Shiokawa , Y. Miyoshi , K. Keika , M. Ozaki , I. Schofield , M. Connors , C. Kletzing , M. Hanzelka , O. Santolik , and W. Kurth
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 121 号: 6 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1002/2015ja022264
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Van Allen Probes observations of magnetic field dipolarization and its associated O+ flux variations in the inner magnetosphere at L<6.6 (2016)
  • 著者名/発表者名: Nose, M., K. Keika, C. A. Kletzing, H. E. Spence, C. W. Smith, R. J. MacDowall, G. D. Reeves, B. A. Larsen, and D. G. Mitchell
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 121 号: 8 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1002/2016ja022549
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] What caused the rapid recovery of the Carrington storm? (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, R. Kataoka, and Y. Ebihara
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 67 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0234-y
  • NAID: 120005758188
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An extensive survey of dayside diffuse aurora based on optical observations at Yellow River Station (2015)
  • 著者名/発表者名: Han, X.-C. Chen , J.-J. Liu, Q. Qiu, K. Keika, Z .-J. Hu, J.-M. Liu, H.-Q. Hu, and H. -G. Yang
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research. Space Physics 巻: 120 号: 9 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1002/2015ja021699
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pileup accident hypothesis of magnetic storm on 2015 March 17 (2015)
  • 著者名/発表者名: Kataoka, R.; Shiota, D; Kilpua, E.; Keika, K.
  • 雑誌名: Geophysical Research Lettes 巻: 42 号: 13 ページ: 5155-5161
  • DOI: 10.1002/2015gl064816
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of the oxygen torus in the inner magnetosphere: Van Allen Probes observations (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nose, S. Oimatsu, K. Keika, C. A. Kletzing, W. S. Kurth, S. De Pascuale, C. W. Smith, R. J. MacDowall, S. Nakano, G. D. Reeves, H. E. Spence, and B. A. Larsen
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 120 号: 2 ページ: 1182-1196
  • DOI: 10.1002/2014ja020593
  • 査読あり
• [雑誌論文] CDF data archive and integrated data analysis platform for ERG-related ground data developed by ERG Science Center (ERG-SC) (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hori, Y. Miyashita, Y. Miyoshi, K. Seki, T. Segawa, Y.-M. Tanaka, K. Keika, M. Shoji, I. Shinohara, K. Shiokawa, Y. Otsuka, S. Abe, A. Yoshikawa, K. Yumoto, Y. Obana, N. Nishitani, A. S. Yukimatu, T. Nagatsuma, M. Kunitake, K. Hosokawa, Y. Ogawa, K. T. Murata, M. Nose', H. Kawano, and T. Sakanoi
  • 雑誌名: J. Sp. Sci. Info. Jpn. 巻: 4 ページ: 75-89
  • NAID: 110009894246
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Initial Measurements of O-ion and He-ion Decay Rates Observed from the Van Allen Probes RBSPICE Instrument (2014)
  • 著者名/発表者名: Gerrard, A., L. J. Lanzerotti, M. Gkioulidou, D. G. Mitchell, J. Manweiler, J. Bortnik, and K. Keika
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 119 号: 11 ページ: 8813-8819
  • DOI: 10.1002/2014ja020374
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Observational Technique of the Solar System Plasma: Remote Sensing of Planetary Plasma and Atmosphere (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Yoshikawa, K. Yoshioka, K. Keika, and Y. Ezoe
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 巻: 90 ページ: 786-788
  • オープンアクセス
• [学会発表] Energy and mass dependence of the contribution to storm-time plasma pressure observed by Arase/MEP-i (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, S. Kasahara, S. Yokota, M. Hoshino, K. Seki, M. Nose', T. Amano, Y. Miyoshi, I. Shinohara
  • 学会等名: AGU 2017 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Energy and mass dependence of the contribution to storm-time plasma pressure: Arase/MEP-i observations (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, S. Kasahara, S. Yokota, M. Hoshino, K. Seki, M. Nose', T. Amano, Y. Miyoshi, I. Shinohara
  • 学会等名: SGEPSS 2017 Fall Meeting
• [学会発表] Ring current spatio-temporal evolution affected by plasma sheet conditions and magnetosphere- ionosphere coupling (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Keika
  • 学会等名: 2017 IAPSO-IAMAS-IAGA Joint Assembly
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 地球磁気圏尾部での重イオンの振る舞い：最近の研究とERG観測に向けて (2017)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕
  • 学会等名: 名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「太陽惑星系宇宙プラズマ中の重イオンに関する研究集会
• [学会発表] Oxygen impulsive energization during the storm main phase and its contribution to the ring current buildup (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, K. Seki, Y. Miyoshi, M. Nose', L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, A. Gerrard, H. Spence, B. A. Larsen, J. W. Manweiler
  • 学会等名: JpGU meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 地球磁気圏尾部での重イオンの振る舞い：最近の研究とERG観測に向けて (2017)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕
  • 学会等名: 平成28年度名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「太陽惑星系宇宙プラズマ中の重イオンに関する研究集会」
  • 発表場所: 大阪電気通信大学（大阪府 寝屋川市）
• [学会発表] Three-step development of the 17 March 2015 magnetic storm observed by Van Allen Probes (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, Y. Miyoshi, S. Machida, M. Nose', K. Seki, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, A. Gerrard, and J. W. Manweiler
  • 学会等名: 015 ISEE workshop "International GEMSIS and ASINACTR-G2602 Workshop: Future Perspectives of Researches in Space Physics"
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2016-03-23
  • 国際学会
• [学会発表] 地球内部磁気圏への酸素イオン供給時期と磁気嵐中の酸素イオン圧突発的増加について (2016)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕
  • 学会等名: 2015年度名古屋大学太陽地球環境研究所研究集会 「太陽惑星系宇宙プラズマ中の重イオンに関する研究会」
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2016-01-27
• [学会発表] Oxygen energization and loss during the main phase of the 17 March 2015 storm: Van Allen Probes observations (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, Y. Miyoshi, S. Machida, M. Nose', K. Seki, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, A. J. Gerrard, J. W. Manweiler, H. E. Spence, and B. Larsen
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2016
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, CA, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Three-step development of the 17 March 2015 magnetic storm: Van Allen Probes/RBSPICE observations (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, Y. Miyoshi, S. Machida, M. Nose', K. Seki, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, A. J. Gerrard, and J. W. Manweiler
  • 学会等名: JpGU Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県 幕張市）
  • 国際学会
• [学会発表] 地球電離圏起源イオンの磁気圏ダイナミクスに対する影響について (2016)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕
  • 学会等名: 平成28年度名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「宇宙惑星結合系科学の実証的研究の創設に向けて」
  • 発表場所: 立教大学（東京都 豊島区）
  • 招待講演
• [学会発表] Temporal variations of oxygen contribution to the ring current during the 17 March 2015 storm: Van Allen Probes observations (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, Y. Miyoshi, S. Machida, M. Nose', K. Seki, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, A. J. Gerrard, and J. W. Manweiler
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第140回講演会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県 福岡市）
• [学会発表] Van Allen Probes衛星で観測された内部磁気圏EMIC波動とイオン速度分布関数 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕
  • 学会等名: 平成28年度名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「ERG衛星観測に向けたEMIC波動および関連現象に関する研究集会」
  • 発表場所: 宇宙科学研究所（神奈川県 相模原市）
  • 招待講演
• [学会発表] Characteristics of ring current protons and oxygen ions during the 7 January 2015 and 17 March 2015 storms: Van Allen Probes/RBSPICE observations (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunihiro Keika, K. Seki, M. Nose', S. Machida, Y. Miyoshi, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, A. J. Gerrard, and J. W. Manweiler
  • 学会等名: 2015 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Key unresolved issues to be addressed by in-situ ion measurements in the Earth’s inner magnetosphere: ERG and Van Allen Probes collaborations (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Keika
  • 学会等名: ISAS Symposium - Magnetospheric Plasmas 2015
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2015年3月17日磁気嵐中のリングカレントイオンの振る舞いについて (2015)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕
  • 学会等名: 第5回極端宇宙天気現象研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-12
• [学会発表] 2015年1月7日および3月18日の磁気嵐におけるリングカレントイオンの特徴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕, 関華奈子, 能勢正仁, 町田忍, 三好由純, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第138回講演会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-11-01
• [学会発表] Impulsive enhancements of oxygen ions in the inner magnetosphere: Van Allen Probes RBSPICE observations (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, K. Seki, M. Nose', S. Machida, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, and A. Ukhorskiy
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] Impulsive enhancements of oxygen ions in the inner magnetosphere during the storm main phase: Van Allen Probes/RBSPICE observations (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, K. Seki, M. Nose', S. Machida, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, and A. Ukhorskiy
  • 学会等名: Inner Magnetosphere Coupling III
  • 発表場所: University of California Los Angeles, Los Angeles, LA
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Properties of energetic ion PSD during storm-time substorms observed by Van Allen Probes (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Mitani, K. Seki, K. Keika, L. J. Lanzerrotti, M. Gkioulidou, D. G. Mitchel, and C. A. Kletzing
  • 学会等名: Inner Magnetosphere Coupling III
  • 発表場所: University of California Los Angeles, Los Angeles, LA
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Ion composition and energization in the Earth’s inner magnetosphere and the effects on the ring current buildup (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, L. M. Kistler, P. C. Brandt, K. Seki, M. Nose', S. Machida, L. J. Lanzerotti, M. Gkioulidou, A. Ukhorskiy, and D. G. Mitchell
  • 学会等名: 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, CA.
  • 年月日: 2014-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] Energetic protons and oxygen ions observed by Van Allen Probes/RBSPICE during storm-time substorms (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Keika, K. Seki, M. Nose', S. Machida, L. J. Lanzerotti, M. Gkioulidou, A. Ukhorskiy, and D. G. Mitchell
  • 学会等名: The 12th International Conference on Substorms
  • 発表場所: Ise-shima Royal Hotel, Ise, Japan
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] Properties of energetic ion PSD during storm-time substorms observed by Van Allen Probes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mitani, K. Seki, K. Keika, L. J. Lanzerrotti, M. Gkioulidou, D. G. Mitchel, and C. A. Kletzing
  • 学会等名: The 12th International Conference on Substorms
  • 発表場所: Ise-shima Royal Hotel, Ise, Japan
  • 年月日: 2014-11-12
• [学会発表] Properties of energetic ion PSD during storm-time substorms observed by Van Allen Probes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mitani, K. Seki, K. Keika, L. J. Lanzerrotti, M. Gkioulidou, D. G. Mitchel, and C. A. Kletzing
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第136回講演会
  • 発表場所: キッセイ文化ホール
  • 年月日: 2014-11-03
• [学会発表] Van Allen Probes衛星搭載RBSPICE粒子検出器による磁気嵐中高エネルギー水素および酸素イオンの複数点観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桂華邦裕, 関華奈子, 能勢正仁, 町田忍, L. J. Lanzerotti, M. Gkioulidou, A. Ukhorskiy, D. G. Mitchell
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第136回講演会
  • 発表場所: キッセイ文化ホール
  • 年月日: 2014-11-01
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻
  • URL: http://www.eps.s.u-tokyo.ac.jp
• [備考] 名古屋大学宇宙地球環境研究所統合解析研究部
  • URL: http://www.isee.nagoya-u.ac.jp/study06.html
• [備考] ERGサイエンスセンター
  • URL: http://ergsc.stelab.nagoya-u.ac.jp
• [備考] 実証型ジオスペース環境モデリングシステム
  • URL: http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/gemsis/
• [備考] 名古屋大学太陽地球環境研究所総合解析部門メンバー
  • URL: http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/jp/
• [備考] 名古屋大学太陽地球環境研究所 実証型ジオスペース環境モデリングシステム
  • URL: http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/gemsis/
• [備考] ERG Science Center
  • URL: http://ergsc.stelab.nagoya-u.ac.jp